ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Случай перпендикулярного падения на плоскую границу из "Ультразвуковой контроль материалов " Рассмотрение одной волпы в неограниченном материале возможно только теоретически, поскольку на практике любое веще- Ство где-либо заканчивается. Здесь волна встречает препятствие своему распространению. Если материал граничит с пустым пространством, то никакая волна не может выйти за его границу, так как для передачи волны всегда нужны какие-либо частицы вещества. Следовательно, от границы с любой такой свободной поверхностью волна должна пойти в какой-либо форме обратно. В случае гладких поверхностей при этом говорят об отражении, а в случае шероховатых — о рассеянии. При этом шероховатость, т. е. характеристику неровности материала, следует измерять в длинах волн. Если за границей расположено другое вещество, с которым прочно соединено первое, так что возможна передача усилия, то волна может распространяться в нем дальше, но обычно с некоторым изменением направления, интенсивности и типа. [c.30] Вначале здесь рассматривается только случай плоской волны, перпендикулярно падающей на плоскую гладкую границу. Тогда по соображениям симметрии от границы может выйти гоже плоская волна перпендикулярно к границе — отраженная волна, направленная точно навстречу падающей, и проходящая волпа. [c.30] Здесь Я и О — коэффициенты отражения п прохождения звукового давления (оба они безразмерны). [c.31] Звуковое давление отраженной волны составляет —93,5% давления падающей волны, а прошедшей —6,5%. Отрицательный знак означает изменение фазы по отношению к падающей волне на противоположную если в какой-либо момент падающая волна имеет положительный максимум звукового давления (избыточное давление), то одновременно в отраженной волне на границе будет отрицательное давление (разрежение). Этот случай показан на рис. 2.1. [c.31] Поскольку Н положительно, падающая и отраженная волны находятся в одинаковой фазе. Давление в прошедшей волне составляет 193,5 % звукового давления падающей волны (рис. 2.1,6). [c.31] Звуковое давление более чем 100% на первый взгляд представляется шарадоксальным, и можно предположить противоречие принципу сохранения энергии. Однако по формуле (1.4) рассчитывается интенсивность, т. е. энергия за единицу времени на единицу площади, причем ие только по звуковому. давлению (р ), но и по звуковому сопротивлению 2 материала, в котором распространяется волна. Но так как эта величина у стали гораздо больше, чем у воды, расчет дает, что интенсивность прошедшей волны несмотря на повышенное звуковое давление в ией намного меньше, чем в воде. [c.32] Если не Считать знака, то отражательная способность не зависит от порядка расположения обоих веществ, но этого нельзя сказать о проницаемости. [c.33] В литературе коэффициенты отражения и прохождения нередко относят к интенсивностям (Бергмаи [2]) или к смещениям частиц (Шох [35]), что легки может привести к ошибкам. В настоящей книге эти величины относят исключительно к звуковым давлениям. [c.33] В табл. П.2 представлены значения коэффициента отражения для некоторых границ раздела между твердыми и жидкими веществами при перпендикулярном падении, представляющих интерес при контроле материалов. При измерении этих величин, которые здесь рассчитаны по звуковым сопротивлениям, иногда получают более высокие значения, в частности тогда, когда оба вещества не полностью смачивают одно другое. Например, ртуть не смачивает поверхность неокисленной стали без специальных мероприятий (промасливания, амальгамирования) и пе даст полного отражения. [c.33] Формулы (2.1) справедливы также и для поперечных волн. Поскольку однако в жидкостях и газах поперечные волны распространяться не могут, поперечные волны в твердом веществе на границе с жидким или газообразным всегда отражаются на 100%. Поэтому для поперечных волн эти формулы справедливы только для границы раздела твердое—твердое. [c.33] Вернуться к основной статье